[发明专利]一种镜面塑料模具钢的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种镜面塑料钢的制备工艺,具体地说一种抛光性能极佳的塑料模具钢的生产工艺。

背景技术

随着汽车的轻型化和电器产品的大型化，塑料的应用范围不断扩大，这不仅要求模具的尺寸增大，对模具材料的性能要求也随之提高，包括切削性，镜面加工性，耐磨性及耐蚀性等。

大截面预硬型塑料模具钢加工费用占整个模具声场成本60%以上，塑料模具钢的切削性能对于其应用至关重要，而预硬型塑料模具钢较高的硬度使其切削加工性能的提高更为迫切。影响钢的加工性能的组织因素主要有基体和第二相粒子，基体组织的类型、均匀性及硬度大小都会影响切削加工性能的优劣，通常基体组织越均匀，切削加工性能越好，切削力合刀具的磨损越严重。局部硬度波动造成切削过程中刀具的抖动，增大切削表面的粗糙度，同时在抛光过程中，引起试样表面各区域变形不一致，损害抛光表面质量。

钢中的非金属夹杂物主要为低硬度的塑性硫化物和高硬度难变形的氧化物。其中硫化物的存在有利于切削加工，而钢中存在的高熔点高硬度的非金属夹杂物如氧化物在切削应力作用下不易变形,可能脱离基体而附着于切屑底层或工件表面上,刀具表面在切削运动及局部较大的接触应力作用下,将迅速被这些硬质点擦伤,导致刀具的严重磨损,进而增大切削力。而在抛光过程中,若氧化物发生聚集,在流变应力作用下也可能脱落而在试样表面形成“麻点”,增加材料的表面粗糙度。

传统电渣重熔（ESR）是利用电流通过液态熔渣产生电阻热加热和精炼金属的一种特种熔炼方法。其目的是在初炼的基础上进一步提纯钢、合金和改善钢锭的结晶组织，从而获得高质量的、组织均匀致密的钢锭。但传统的电渣重熔存在生产效率低、生产周期长、生产成本高等缺点，同时金属电极的制备不但使得生产成本增加，而且使得工序复杂、生产周期长。

发明内容

为了解决大型钢锭凝固过程中易出现偏析、缩孔等质量问题，解决传统的电渣重熔需要金属电极的制备，工序复杂、生产周期加长等缺点。本发明的目的是提供一种高镜面塑料模具钢的生产工艺，该生产工艺采用电炉+真空脱气+电渣液态浇注,通过合理的加热制度及锻造工艺、热处理工艺，得到的塑料模具钢具有很好的组织硬度均匀性，良好的加工性，尤其是切削性能好。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种镜面塑料模具钢的生产工艺，其特征在于该生产工艺采用电渣液态浇注、通过合适的加热制度、锻造工艺、热处理工艺得到镜面塑料模具钢，具体步骤如下：

1）电炉出钢后经LF+VD二次精炼、真空脱气 ；同时进行中包烘烤，利用化渣装置化渣；

2) 将钢包运到浇注工位，将钢水经长水口迅速注入中间包中；盖好中包盖，由于液态电渣浇注速度较传统连铸的浇注速度慢，故需对中包钢水进行加热保温, 加热温度为1525±10℃，同时吹氩搅拌；促进夹杂物上浮，使成分和温度均匀化；

3) 采用塞棒控制水口开度进行钢水浇注速度的控制，控制钢水流量按照80-120kg/min浇注流速流到结晶器中；结晶器分为两个部分，其中上部为导电加热熔渣，下部钢锭成型作用；渣液面到达导电结晶器位置，开通结晶器电源对熔渣进行加热，熔渣温度为1500-1550℃，以控制浇注过程铸锭的金属熔池形状恒定和铸坯表面为目标，实时调整输入功率，使结晶器内温度分布保持恒定；渣池加热实现精炼和化渣补缩功能，去除金属中有害杂质元素和非金属夹杂物；

4）开始抽锭操作，抽锭速度以保证结晶器渣液面位置恒定为原则，慢速抽锭速度为20-50mm/min，钢锭出结晶器口后开启气雾二次冷却装置；

5）钢锭的加热温度不超过1220℃，使合金元素充分固溶；始锻温度为1050-1100℃，终锻温度900-950℃；锻后空冷至室温；对钢板进行回火处理，回火温度600-650℃，得到塑料模具钢。

本发明所述镜面塑料模具钢化学成分重量百分比为：碳：0.26~0.42%、硅：0.30~0.50%、锰：1.00~1.5%、镍：0.80~1.30%、铬：1.40~2.10%、钼：0.20~0.50%、磷≤0.015、硫≤0.012，其余为铁。

本发明采用电炉加真空精炼、电渣液态浇注生产钢锭，经加热锻造后空冷， 同时经回火调整硬度，消除应力，防止开裂。

本发明采用的电渣液态浇铸技术与传统电渣重熔相比，可以大幅度提高生产效率，降低生产成本。采用中间包冶金技术及渣池加热实现精炼和化渣补缩功能，有效去除有害元素及非金属夹杂物。产品性能优越，纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀。